一種新型混合動力汽車起動排放特性的研究

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟飛速發(fā)展,能源消耗大幅提升,石油是不可再生資源,按照現(xiàn)在已經(jīng)探明的儲量和開采量,作為目前主要能源的石油只能夠開采41年。與此同時,以化石燃料為能源的車輛,產(chǎn)生了大量的有害氣體和粉塵顆粒,嚴重危害了人們的身體健康。受制于能源短缺和嚴苛的排放法規(guī),混合動力汽車技術(shù)成為極具前景的技術(shù)路線。ISG(Integrated Starter Generator)技術(shù)取代了傳統(tǒng)汽車中的起動機和發(fā)電機,很大程度上提升了汽車的性能,是國際公認的新能源汽車發(fā)展的方向之一。ISG混合動力汽車發(fā)動機由大電機拖動起動,起動過程更快,瞬態(tài)程度更高,極大的影響了污染物的排放,因此,探究ISG混合動力技術(shù)汽車發(fā)動機快速起動以及頻繁起動對排放的影響具有重要意義。本文以ISG混合動力汽車為研究對象,研究冷、熱起動狀況下,不同拖動轉(zhuǎn)速時的排放性。其主要研究工作包括:(1)介紹本課題的研究背景和意義,介紹混合動力汽車的技術(shù)發(fā)展和混合動力汽車燃燒和排放性的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,給出全文的研究內(nèi)容和技術(shù)路線。(2)分析了現(xiàn)有ISG混合動力技術(shù)汽車各類型電機的優(yōu)缺點,提出了本文所采用的電機,并對開關(guān)磁阻電機的研究現(xiàn)狀及控制策略進行了分析。(3)建立了ISG混合動力技術(shù)汽車發(fā)動機模型和ISG電機模型,通過與發(fā)動機實驗數(shù)據(jù)對比驗證,證明發(fā)動機模型滿足精度要求。在發(fā)動機模型中,通過定義冷卻液溫度,模擬發(fā)動機在不同溫度下的起動,與ISG電機模型耦合,模擬混合動力汽車發(fā)動機的快速起動、頻繁起/停實驗臺架,為下一章分析提供依據(jù)。(4)在實現(xiàn)模型耦合的基礎(chǔ)上,研究發(fā)動機在不同冷起動狀態(tài)、不同ISG電機拖動轉(zhuǎn)速時,對發(fā)動機HC、CO、NOX、CO2排放的影響,并與原機起動(200r/min)狀態(tài)下的排放進行對比分析。(5)研究發(fā)動機在不同熱起動狀態(tài)下、不同ISG電機拖動轉(zhuǎn)速時,對發(fā)動機HC、CO、NOX、CO2排放的影響,并與原機起動(200r/min)狀態(tài)下的排放進行對比分析。 【關(guān)鍵詞】：ISG混合動力 冷起動 熱起動 拖動轉(zhuǎn)速 仿真分析
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-26
• 1.1 引言9-13
• 1.1.1 全球能源短缺9-10
• 1.1.2 日益嚴格的排放法規(guī)10-13
• 1.2 混合動力技術(shù)13-21
• 1.2.1 混合動力技術(shù)政策與法規(guī)14
• 1.2.2 混合動力汽車的分類及特點14-19
• 1.2.3 ISG混合動力技術(shù)19-21
• 1.3 課題提出21
• 1.4 ISG混合動力技術(shù)汽車排放控制研究現(xiàn)狀21-24
• 1.4.1 ISG混合動力技術(shù)汽車快速拖動起動過程分析21-22
• 1.4.2 ISG混合動力技術(shù)汽車頻繁起/停工作特性22
• 1.4.3 發(fā)動機起動瞬態(tài)燃燒與排放22-24
• 1.5 主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線24-25
• 1.6 本章小結(jié)25-26
• 第二章 新型ISG電機分析26-37
• 2.1 混合動力汽車用驅(qū)動電機性能要求26
• 2.2 ISG系統(tǒng)電機類型比較分析26-28
• 2.2.1 直流無刷電機27
• 2.2.2 異步電機27
• 2.2.3 永磁同步電機27-28
• 2.2.4 開關(guān)磁阻電機28
• 2.3 SRM國內(nèi)外研究現(xiàn)狀28-30
• 2.3.1 SR電機驅(qū)動系統(tǒng)研究現(xiàn)狀28-29
• 2.3.2 SR電機電動/發(fā)電系統(tǒng)研究現(xiàn)狀29-30
• 2.4 SR電機工作原理與控制30-36
• 2.4.1 SR電機基本工作原理30-32
• 2.4.2 SR電機基本控制策略32-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 發(fā)動機與ISG模型建立37-48
• 3.1 軟件介紹37-39
• 3.1.1 GT-POWER軟件簡介37-38
• 3.1.2 Matlab/Simulink軟件簡介38-39
• 3.2 汽油發(fā)動機GTPOWER模型的建立39-43
• 3.2.1 汽油發(fā)動機的物理模型39
• 3.2.2 進、排氣管建模39-40
• 3.2.3 進、排氣道和進、排氣門建模40-41
• 3.2.4 配氣相位設(shè)定41
• 3.2.5 氣缸參數(shù)設(shè)置41-42
• 3.2.6 傳熱模型42
• 3.2.7 燃燒模型42-43
• 3.2.8 發(fā)動機功率－轉(zhuǎn)速曲線計算43
• 3.3 開關(guān)磁阻電機(SRM)控制系統(tǒng)的simulink仿真43-46
• 3.3.1 8/6 極SRD仿真模型的建立43-45
• 3.3.2 SRM閉環(huán)控制及仿真結(jié)果45-46
• 3.4 GT-POER和Simulink聯(lián)合仿真46-47
• 3.5 本章小結(jié)47-48
• 第四章 模型的仿真與分析48-71
• 4.1 原機起動（200r/min）時污染物排放48-53
• 4.2 原機起動（200r/min）時瞬態(tài)性53-56
• 4.3 低溫快速起動時瞬態(tài)及排放特性56-62
• 4.4 高溫快速起動時瞬態(tài)及排放特性62-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)和展望71-73
• 5.1 總結(jié)71
• 5.2 展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻74-77
• 在學期間發(fā)表的論文和取得的科研成果77

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